ГОСТ IEC 61000-4-5-2017 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

ГОСТ

IEC 61000-4-5— 2017

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Часть 4-5

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ Испытание на устойчивость к выбросу напряжения

(IEC 61000 4-5:2014, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2018

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом «Научно-испытательный центр «САМТЭС» и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 «Электромагнитная совместимость технических средств» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 12 декабря 2017 г. № 104-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004—97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004—97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2017 г. № 1979-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61000-4-5-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2018 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 61000-4-5:2014 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения» [«Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-5: Testing and measurement techniques — Surge immunity test», IDT],

Международный стандарт IEC 61000-4-5:2014 подготовлен подкомитетом 77В «Высокочастотные электромагнитные явления» Технического комитета ТС 77 IEC «Электромагнитная совместимость».

Третье издание IEC 61000-4-5:2014 отменяет и заменяет второе издание, опубликованное в 2005 году, и представляет собой технический пересмотр.

IEC 61000-4-5:2014 включает в себя следующие существенные технические изменения по отношению к предыдущей редакции:

a)    новое приложение Е по математическому моделированию форм выброса;

b)    новое приложение F по неопределенности измерений;

c)    новое приложение G по методу калибровки импульсных измерительных систем;

d)    новое приложение Н по связи/развязке выбросов напряжения в линиях с номинальным током свыше 200 А;

e)    в то время как требования к испытаниям на устойчивость к выбросу напряжения для портов, подключаемых к внешним линиям связи приведены в 6.2 второго издания (IEC 61000-4-5:2005), в IEC 61000-4-5:2014 этой теме полностью посвящено приложение А. В нем приведены требования к комбинированному генератору выбросов 10/700 мкс.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6.2 Комбинированный генератор выбросов 1,2/50 мкс
6.2.1 Общие положения

Замысел настоящего стандарта в том, что формы выходных импульсов соответствуют требованиям в точках, где они прикладываются к ИО. Формы импульсов определены в виде напряжения в режиме холостого хода и тока в режиме короткозамкнутого выхода генератора и поэтому должны измеряться без подключения ИО. В случае питания изделия от источника переменного или постоянного тока, когда выброс напряжения прикладывают к линиям питания переменного или постоянного тока, формы выходных импульсов должны соответствовать требованиям таблиц 4, 5 и 6. В том случае, когда выбросы напряжения подают непосредственно с выхода генератора, формы импульсов должны соответствовать требованиям таблицы 2. Не предполагается, чтобы формы импульсов соответствовали требованиям как на выходе генератора, так и на выходе устройства связи/развязки одновременно, но только тогда, когда это применимо к ИО.

Настоящий генератор предназначен для генерации выбросов, имеющих длительность:

—    фронта напряжения холостого хода 1,2 мкс;

—    импульса напряжения холостого хода 50 мкс;

—    фронта тока при коротком замыкании выхода 8 мкс;

—    импульса тока при коротком замыкании выхода 20 мкс.

Упрощенная схема генератора приведена на рисунке 1. Значения элементов RS1, RS2, Rm, Lr и Cc выбирают таким образом, чтобы генератор формировал выброс напряжения 1,2/50 мкс в режиме холостого хода и выброс тока 8/20 мкс в режиме короткого замыкания.

U — источник высокого напряжения; Rc — зарядный резистор; Сс — накопительный конденсатор;

Rs — резисторы, формирующие форму импульса; Rm — резистор, согласующий полное сопротивление;

Lr— индуктивность, формирующая время нарастания, Switch — выключатель

Рисунок 1 —Упрощенная схема комбинированного генератора выбросов

Отношение пикового выходного напряжения холостого хода к пиковому значению тока короткого замыкания для одного и того же выходного порта комбинированного генератора выбросов должно рассматриваться в качестве эффективного выходного полного сопротивления.

Для указанного генератора отношение определяет эффективное выходное полное сопротивление 2 Ом.

Когда выход генератора подключен к ИО, форма импульса напряжения и тока является функцией входного полного сопротивления ИО. Это сопротивление может изменяться во время приложения выбросов напряжения к оборудованию либо из-за надлежащей работы установленных устройств защиты, либо пробоя зазоров или компонентов, если защитные устройства отсутствуют или неисправны. Таким образом, импульсы напряжения 1,2/50 мкс и импульсы тока 8/20 мкс должны обеспечиваться на одном и том же выходе генератора в соответствии с требованиями нагрузки.

6.2.2 Рабочие характеристики генератора Полярность    положительная и отрицательная

Фазовый сдвиг    в    диапазоне    от    0 до 360° по отношению к фазовому

углу напряжения в линии электропитания переменного тока ИО с допуском ± 10°

Частота следования импульсов    1    раз    в    минуту    или чаще

Пиковое выходное напряжение в режиме    регулируемое    в    диапазоне от 0,5 кВ до требуемого ис-

холостого хода    пытательного уровня

Форма импульса напряжения    см.    таблицу    2    и    рисунок 2

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Допуск установки выходного напряжения Выходной пиковый ток в режиме короткого замыкания Форма импульса тока

см. таблицу 3

в зависимости от установленного пикового напряжения (см. таблицы 2 и 3) см. таблицу 2 и рисунок 3

Примечание — Временные параметры действительны для тока короткого замыкания на выходе генератора без резистора 10 Ом (см 6.3).

Таблица 2 — Определения параметров импульсов 1,2/50 и 8/20 мкс

Длительность фронта Tf, мкс

Длительность Td, мкс

Напряжение холостого хода

Tf = 1,67- 7 = 1,2 ±30%

Td=Tw= 50 ±20%

Ток короткого замыкания

Tf = 1,25- 7Г = 8 ± 20 %

Td= 1,18 • Tw = 20±20%

Таблица 3 — Соотношение между пиковым значением напряжения холостого хода и пиковым значением тока короткого замыкания

Пиковое напряжение в режиме холостого хода ± 10 % на выходе генератора, кВ

Пиковый ток в режиме короткого замыкания ± 10 % на выходе генератора, кА

0,5

0,25

1,0

0,5

2,0

1,0

4,0

2,0

Следует использовать генератор с незаземленным выходом. Uoc нормализованное

Длительность фронта: Tf= 1,67 7 = 1,2 мкс ± 30 %.

Длительность: Td — Tw — 50 мкс ± 20 %.

Допуск установки выходного тока в режиме см. таблицу 3 короткого замыкания

Примечание —Значение 1,67 является обратной величиной разности между пороговыми значениями 0,9 и 0,3.

Рисунок 2 — Форма импульса напряжения холостого хода (1,2/50 мкс) на выходе генератора

без подключения УСР

7

Требование к величине отрицательного выброса применяют только к выходу генератора. На выходе УСР ограничений на величину отрицательного или положительного выброса не устанавливают.

Isc нормализованный

Длительность фронта: Tf= 1,25 Тг= 8 мкс ± 20 %.

Длительность: Td= 1,18-7^= 20 мкс ± 20 %.

Примечание 1 — Значение 1,25 является обратной величиной разности между пороговыми значениями 0,9 и 0,1.

Примечание 2 — Значение 1,18 получено из эмпирических данных.

Рисунок 3 —Форма импульса тока короткого замыкания (8/20 мкс) на выходе генератора

без подключения УСР

Требование к величине отрицательного выброса применяют только к выходу генератора. На выходе УСР ограничений на величину отрицательного или положительного выброса не устанавливают.

6.2.3 Калибровка генератора

Характеристики испытательного генератора должны быть откалиброваны для того, чтобы установить, что они соответствуют требованиям настоящего стандарта. Для этого проводят следующую процедуру (см. также приложение G).

Выход генератора должен быть подключен к измерительной системе с достаточной шириной полосы пропускания, достаточными возможностями по напряжению и току для мониторинга характеристик сигналов. Приложение Е содержит информацию о ширине полосы выбросов напряжения.

Если для измерения тока короткого замыкания используют трансформатор тока (пробник), он должен быть выбран таким образом, чтобы не происходило насыщение магнитопровода. Нижняя (минус 3 дБ) угловая частота пробника должна быть менее 100 Гц.

Характеристики генератора должны быть измерены с помощью внешнего конденсатора 18 мкФ, подключенного последовательно с выходом как при разомкнутой цепи (нагрузка не менее 10 кОм), так и при условиях короткого замыкания при том же установленном напряжении. Если конденсатор 18 мкФ встроен в генератор, внешний конденсатор 18 мкФ для калибровки не требуется.

Все рабочие характеристики, указанные в 6.2.2, за исключением сдвига фаз, должны выполняться на выходе генератора. Характеристики сдвига фаз должны выполняться на выходе УСР при 0°, 90°, 180° и 270° для одной полярности.

Примечание — В случае добавления дополнительного внутреннего или внешнего резистора к выходу генератора для увеличения эффективного полного сопротивления источника с 2 Ом, например до 12 или 42 Ом в соответствии с требованиями испытательной установки, длительность фронта и длительность испытательных импульсов на выходе устройства связи могут быть значительно изменены.

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017
6.3 Устройства связи/развязки
6.3.1 Общие положения

Каждое УСР состоит из схемы развязки и схемы связи, как указано в примерах на рисунках 5—11.

Примечание — Резисторы и/или конденсаторы связи могут быть частью УСР, частью генератора или дискретными внешними элементами.

В линиях питания переменного или постоянного тока устройство развязки обеспечивает относительно высокое полное сопротивление для выбросов напряжения, но в то же время позволяет протекать току к испытуемому оборудованию. Это полное сопротивление позволяет формировать импульс напряжения на выходе УСР и предотвращает обратное протекание выброса тока в источник переменного или постоянного тока. Высоковольтные конденсаторы используют как элемент связи, подобранный по величине, чтобы обеспечить прохождение импульса полной длительности к ИО. УСР для источников питания переменного или постоянного тока должно быть сконструировано так, чтобы форма импульса напряжения в режиме холостого хода и форма импульса тока в режиме короткого замыкания соответствовали требованиям таблиц 4, 5 и 6.

Для линий ввода — вывода сигналов и линий связи последовательное полное сопротивление устройства развязки ограничено необходимой шириной полосы для передачи данных. Элементы связи могут быть конденсаторами, когда линия допускает эффекты емкостной нагрузки, ограничительными устройствами или разрядниками. Если ввод помехи производится в соединительные линии, то форма импульса может быть искажена механизмом связи, как описано в 6.3.3.

Каждое УСР должно удовлетворять требованиям 6.3.2 и 6.3.3 и соответствовать требованиям калибровки по 6.4. Применение УСР производят в соответствии со следующей блок-схемой (см. рисунок 4).

Рисунок 4 — Выбор метода связи/развязки

9

6.3.2 Устройства связи/развязки для портов электропитания переменного/постоянного тока с номинальным потребляемым током не более 200 А на линию

Максимальная амплитуда, длительность фронта и длительность должны быть проверены по напряжению в условиях холостого хода и по току в условиях короткого замыкания на выходном порте ИО. Параметры импульса, измеренные на порте УСР, подключаемом к ИО, зависят от источника генератора и действительны только для конкретной испытанной комбинации «генератор/УСР». Требование к величине отрицательного выброса применяют только к выходу генератора. На выходе УСР ограничений на величину отрицательного выброса не устанавливают.

УСР должно быть подключено к измерительной системе с достаточной шириной полосы пропускания, достаточными возможности по напряжению и току для мониторинга характеристик сигналов. Индуктивность развязки должна быть выбрана изготовителем УСР таким образом, чтобы падение напряжения на УСР не превышало 10 % от его входного напряжения при заданном номинальном токе, но не должна превышать 1,5 мГн.

Для того чтобы предотвратить нежелательное падение напряжения в УСР, значение элемента развязки должно быть уменьшено для УСР с номинальным током более 16 А. Как следствие, пиковое напряжение и длительность импульса напряжения холостого хода, которые измеряются без нагрузки, могут варьироваться в пределах допусков, приведенных в таблицах 4, 5 и 6. ИО с большим потреблением тока представляют собой более низкие полные сопротивления и вызывают выбросы напряжения, близкие к условиям короткого замыкания. Таким образом, для сильноточных УСР форма кривой тока является преобладающей, большие допуски по определению напряжения приемлемы.

Таблица 4 — Параметры формы импульса напряжения на порте УСР для подключения ИО

Параметры формы импульса напряжения в режиме холостого хода3)’ ь)

Полное сопротивление связи

18 мкФ («провод — провод»)

9 мкФ + 10 Ом («провод — земля»)

Пиковое напряжение: номинальный ток < 16 А 16 А < номинальный ток < 32 А 32 А < номинальный ток < 63 А 63 А < номинальный ток < 125 А 125 А < номинальный ток < 200 А

Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-10 %

Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-10 % Заданное напряжение +10 %/-15 % Заданное напряжение +10 %/-20 % Заданное напряжение +10 %/-25 %

Длительность фронта

1,2 мкс + 30 %

1,2 мкс + 30 %

Длительность: номинальный ток < 16 А 16 А < номинальный ток < 32 А 32 А < номинальный ток < 63 А 63 А < номинальный ток < 125 А 125 А < номинальный ток < 200 А

50 мкс +10 МКС/-10 мкс 50 мкс +10 мкс/-15 мкс 50 мкс +10 мкс/-20 мкс 50 мкс +10 мкс/-25 мкс 50 мкс +10 МКС/-30 мкс

50 мкс + 10 мкс/-25 мкс 50 мкс + 10 МКС/-30 мкс 50 мкс + 10 МКС/-35 мкс 50 мкс + 10 мкс/-40 мкс 50 мкс + 10 мкс/-45 мкс

Примечание — Номинальный ток в таблице 4 — это номинальный ток УСР.

a)    Измерение параметров импульса напряжения должно производиться при ненагруженном входе УСР для подключения к источнику питания переменного/постоянного тока.

b)    В таблице приведены значения для комбинированного генератора выбросов напряжения с идеальными значениями. Если комбинированный генератор выбросов имеет значения параметров, близкие к допустимым значениям, отклонения параметров УСР могут привести к генерированию значений за пределами допусков для комбинации «генератор/УСР».

Таблица 5 — Параметры формы импульса тока на порте УСР для подключения ИО

Параметры формы импульса тока в режиме короткого замыкания3)

Полное сопротивление связи

18 мкФ («провод — провод»)

9 мкФ + 10 Ом («провод — земля»)ь>

Длительность фронта

Tf= 1,25 • Тг= 8 мкс ± 20 %

Tf= 1,25 • Тг = 2,5 мкс ± 30 %

Длительность

Td= 1,18 • Tw= 20 мкс± 20 %

Td= 1,04 -Tw= 25 мкс ± 30 %

a)    Измерение параметров импульса тока должно производиться при ненагруженном входе УСР для подключения к источнику питания переменного/постоянного тока.

b)    Значение 1,04 получено из эмпирических данных.

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Таблица 6 — Соотношение между пиковым значением напряжения холостого хода и пиковым значением тока короткого замыкания на порте УСР для подключения ИО

Пиковое напряжение в режиме холостого хода ± 10 % на порте УСР для подключения ИО, кВ

Пиковый ток в режиме короткого замыкания ± 10 % на порте УСР для подключения ИО (18 мкФ), кА

Пиковый ток в режиме короткого замыкания ± 10 % на порте УСР для подключения ИО (9 мкФ + 10 Ом), А

0,5

0,25

41,7

1,0

0,5

83,3

2,0

1,0

166,7

4,0

2,0

333,3

В приложении Н приведены данные для ИО с номинальным входным током выше 200 А в каждой

фазе.

Указанные выше характеристики применимы для однофазных систем (линия, нейтральный провод, защитное заземление) и трехфазных систем (три линейных провода, нейтральный провод и защитное заземление).

Устройство развязки

L—<

Порт питания

чг

переменного/ (

, т

постоянного

_ 1

тока

РЕ —

и.

-T^rv-v^_A.

-rv-v-v-N_A

X

Комбинированный

генератор

,4—i

I С = 18 мкФ

>—

Порт

ИО

Устройство связи

Рисунок 5 — Пример устройства связи и устройства развязки для емкостной связи для линий переменного/постоянного тока: связь «провод — провод»

Порт питания переменного/ постоянного тока

Порт

ИО

Рисунок 6 — Пример устройства связи и устройства развязки для емкостной связи для линий переменного/постоянного тока: связь «провод — земля»

11

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Порт питания переменного тока

Порт

ИО

Рисунок 7 — Пример устройства связи и устройства развязки для емкостной связи для линий переменного тока

(три фазы): связь «провод L2 — провод 1_3»

Переключатели S1 и S2 используют для выбора отдельных линий для испытаний.

Комбинированный

генератор

Во время испытаний положение переключателя S2 отличается от положения переключателя S1

Порт питания переменного тока

Устройство развязки

р;

:

§

= 10 Ом = 9 мкФ 4

1._._^/WYVj

т

yVYW(

‘1

‘1

yYYY\^

_1_

т

Порт

ИГ

Устройство связи

Переключатель S2 используют для выбора отдельных линий для испытаний.

Рисунок 8 — Пример устройства связи и устройства развязки для емкостной связи для линий переменного тока

(три фазы): связь «провод L3 — земля»

6.3.3 Устройства связи/развязки для соединительных линий

6.3.3.1 Общие положения

Пункт 6.3.3 описывает УСР для всех типов соединительных линий за исключением неэкраниро-ванных наружных симметричных линий связи, предназначенных для соединения широко распределенных систем, которые описаны в приложении А.

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Способ связи должен быть выбран в зависимости от типов соединительных кабелей, схем и условий эксплуатации, предусмотренных спецификацией продукта/стандартом.

Связь с неэкранированными линиями требует устройств связи, которые обеспечивают достаточную изоляцию между соединительными линиями и генератором выбросов, но позволяют эффективно передавать импульс перенапряжения.

Любые устройства связи, такие как конденсаторы или газоразрядные трубки, способные удовлетворять функциям связи и изоляции, могут быть использованы. Связь с использованием конденсаторов поддерживает целостность формы импульса, но может иметь последствия для фильтрации быстрой передачи данных.

Лавинные устройства, такие как газоразрядные трубки, имеют низкую паразитную емкость и позволяют подключение к большинству типов соединительных линий. Напряжение пробоя соединительного устройства должно быть выбрано как можно ниже, но выше, чем максимальное рабочее напряжение испытуемых линий.

Все УСР должны соответствовать требованиям калибровки по 6.4.

Если сигнальные линии симметричны, в устройстве развязки используют катушки индуктивности стоковой компенсацией.

Требуемая эффективность развязки на стороне вспомогательного оборудования зависит от спецификации оборудования и определяет значение элементов развязки (дроссели, резисторы, конденсаторы, газоразрядные трубки, ограничительные устройства и т. д.), которые будут использовать. Для того чтобы обеспечить максимально возможную эффективность развязки и защиту вспомогательного оборудования, для выбора элементов развязки необходим анализ в каждом конкретном случае.

6.3.3.2 Связь/развязка выбросов напряжения с неэкранированными несимметричными соединительными линиями

Связь с неэкранированными несимметричными соединительными линиями может быть как «провод — провод» так и «провод — земля». Развязка обеспечивается одним дросселем развязки в каждой линии.

Пример УСР для неэкранированных несимметричных соединительных линий показан на рисунке 9.

Порт

вспомогательного

оборудования

Порт

ИО

1)    Переключатель S1

—    провод — земля: положение 0;

—    провод — провод: позиции с 1 по 4

2)    переключатель S2: позиции с 1 по 4:

—    во время испытаний положение переключателя S2 отличается от положения переключателя SПримечание — CD: элемент связи (см. таблицу 8).

Рисунок 9 — Пример устройства связи и устройства развязки для неэкранированных несимметричных соединительных линий: связь «провод — провод» и «провод — земля»

13

6.3.3.3 УСР для выбросов напряжения с неэкранированными симметричными соединительными линиями

Из-за характерной природы неэкранированной проводки связи с неэкранированными симметричными соединительными линиями (витыми парами) всегда осуществляются в синфазном режиме, то есть между всеми линиями и землей.

Считается, что передача энергии от генератора выбросов к ИО должна быть постоянной и не зависящей от числа линий в кабеле, что эквивалентно полному сопротивлению связи около 40 Ом. Это эквивалентное полное сопротивление связи распределяется между линиями кабеля.

По этой причине значение резистора связи, используемого на каждой линии в паре, кратно 40 Ом. Это правило применяется для кабелей до 8 линий/4 пар. УСР должно быть выбрано в соответствии с числом линий/пар, существующих в кабеле, но для кабелей с более чем 8 линиями/4 парами пары должны быть разделены и связаны через несколько 8-линейных/4-парных УСР с использованием таких значений резисторов связи, как для испытаний 8-линейных/4-парных кабелей.

Синфазные дроссели используют для развязки, допускающей быструю передачу данных и обеспечивающей эффективную развязку в синфазном режиме.

Один из примеров УСР для неэкранированных симметричных соединительных линий показан на рисунке 10.

Порт вспомогател ьного оборудования

Расчет значения резистора связи Rc Пример для п = 4:

Rc = 4 ■ 40 Ом = 160 Ом.

Значения резисторов связи выбраны таким образом, чтобы их сопротивление в параллель было эквивалентно 40 Ом. Испытание порта на четыре линии, например, требует четырех резисторов по 160 Ом каждый.

L с токовой компенсацией может включать в себя все четыре катушки или только пары (как показано на рисунке 10), чтобы быть эффективными.

Примечание — CD — элемент связи (см. таблицу 10).

Рисунок 10 — Пример устройства связи и устройства развязки для неэкранированных симметричных соединительных линий: связь «провода — земля»

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Для соединительных высокоскоростных линий могут быть использованы примеры, приведенные на рисунках 10 и 11.

Для того чтобы избежать конденсаторов связи и развязки, оказывающих фильтрующее действие на передачу данных, требуется сбалансированная высокочастотная схема с использованием конденсаторов связи с дросселей связи.

На рисунке 11 показан пример УСР для симметричных соединительных линий, позволяющих проведение испытаний со скоростью соединения менее 1000 Мбит/с.

«о

Вспомогательное

оборудование

Расчет значений резисторов и конденсаторов связи:

Rc и Rd\ значения резисторов связи выбраны таким образом, чтобы их сопротивление в параллель было эквивалентно 40 Ом. Таким образом, испытание порта на две пары, например, требует двух резисторов по 80 Ом каждый, а для испытания порта на четыре пары требуются четыре резистора по 160 Ом каждый.

Ra, Rb, Сь С2, Lv L2, Ly все компоненты подобраны таким образом, чтобы установленные импульсные параметры были выполнены

Рисунок 11 — Пример устройства связи и устройства развязки для неэкранированных симметричных соединительных линий: связь «провода —земля» через конденсаторы

Если нормальное функционирование не может быть достигнуто из-за влияния УСР на ИО, комитетам по продукции следует указать соответствующую операцию или установить, что испытание на устойчивость к выбросу напряжения не требуется.

6.4 Калибровка устройств связи/развязки
6.4.1 Общие положения

Для того чтобы результаты испытаний с разными УСР были сравнимы, последние должны проходить периодическую калибровку. Для этого необходима следующая процедура для измерения наиболее существенных характеристик УСР. Параметры импульса, измеренные на порте УСР, подключаемом к ИО, зависят от источника генератора и действительны только для конкретной испытанной комбинации «генератор/УСР».

Измерительное оборудование, используемое для калибровки УСР, должно отвечать тем же требованиям, что предъявляют к калибровке генератора (см. 6.2.3).

15

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2018

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

6.4.2    Калибровка УСР для портов электропитания переменного/постоянного тока с номинальным потребляемым током не более 200 А на линию

Характеристики УСР должны быть измерены в условиях холостого хода (нагрузка не менее 10 кОм) и в условиях короткого замыкания (менее 0,1 Ом) при том же установленном напряжении.

Остаточное импульсное напряжение, измеренное между испытуемыми линиями и землей на порте питания переменного/постоянного тока устройства развязки без подключения ИО и питающей сети, не должно превышать 15 % от максимального применяемого испытательного напряжения или двух раз от номинального пикового напряжения УСР, в зависимости от того, что больше.

Нежелательное импульсное напряжение, измеренное между линиями, не подверженными испытаниям, и землей без подключения ИО и питающей сети не должно превышать 15 % от максимального применяемого испытательного напряжения (холостой ход).

Примечание — Из-за структуры УСР значительная часть испытательного напряжения может появиться как напряжение «провод — провод» во время связи «провод — земля». Это напряжение может быть выше соответствующего испытательного уровня «провод — провод» в случае высокого полного сопротивления ИО (см. 7.3 для дополнительной информации).

Все характеристики, указанные в 6.3.2, таблицах 4, 5, 6, должны быть выполнены на выходе УСР в режиме холостого хода порта питания переменного/постоянного тока.

6.4.3    Калибровка УСР для соединительных линий

6.4.3.1    Общие положения

Рекомендовано и достаточно проводить калибровку УСР для соединительных линий в той же конфигурации (с установлением тех же самых элементов связи и развязки), которая будет использована при проведении испытаний.

Остаточное импульсное напряжение, измеренное между испытуемыми линиями и землей на порте подключения вспомогательного оборудования УСР без подключения ИО и вспомогательного оборудования, должно быть измерено и зарегистрировано таким образом, чтобы пользователи УСР могли определить, достаточна ли защита для использования с конкретным вспомогательным оборудованием.

6.4.3.2    Калибровка УСР для несимметричных соединительных линий

Измерения производят с импульсом, приложенным к одной цепи связи за один раз.

Максимальную амплитуду, длительность фронта и длительность импульса измеряют для номинального импульсного напряжения и тока УСР на выходном порте ИО в соответствии с таблицей 7.

Входы устройства развязки со стороны вспомогательного оборудования должны быть закорочены на защитное заземление для измерения импульсного напряжения и импульсного тока на выходном порте ИО.

Величина остаточного напряжения зависит от требований к защите вспомогательного оборудования. Поэтому никаких норм в настоящем стандарте не установлено.

Таблица 7 — Сводная таблица процесса калибровки УСР для несимметричных соединительных линий

Связь

Измерение

Сторона вспомогательного оборудования

Сторона испытуемого оборудования

Выброс напряжения со стороны ИО

Один провод — земля

Одиночная линия. Пиковое напряжение, длительность фронта, длительность

Все линии замкнуты на РЕ

Холостой ход

Выброс тока со стороны ИО

Один провод — земля

Одиночная линия. Пиковое напряжение, длительность фронта, длительность

Все линии замкнуты на РЕ

Короткое

замыкание

Выброс напряжения со стороны ИО

Один провод — провод

Одиночная линия. Пиковое напряжение, длительность фронта, длительность

Все линии замкнуты на РЕ

Холостой ход

Выброс тока со стороны ИО

Один провод — провод

Одиночная линия. Пиковое напряжение, длительность фронта, длительность

Все линии замкнуты на РЕ

Короткое

замыкание

Содержание

1    Область применения и цель…………………………………………………..1

2    Нормативные ссылки………………………………………………………..2

3    Термины, определения и сокращения……………………………………………2

3.1    Термины и определения…………………………………………………..2

3.2    Сокращения……………………………………………………………4

4    Общие положения ………………………………………………………….4

4.1    Коммутационные переходные процессы в системе электропитания…………………..4

4.2    Переходные процессы от    разрядов молний…………………………………….4

4.3    Имитация переходных процессов……………………………………………5

5    Испытательные уровни ………………………………………………………5

6    Испытательное оборудование …………………………………………………5

6.1    Общие положения ………………………………………………………5

6.2    Комбинированный генератор выбросов    1,2/50 мкс……………………………….6

6.3    Устройства связи/развязки…………………………………………………9

6.4    Калибровка устройств связи/развязки ……………………………………….15

7    Испытательная установка……………………………………………………19

7.1    Испытательное оборудование……………………………………………..19

7.2    Проверка испытательного оборудования……………………………………..19

7.3    Испытательная установка для воздействия выбросов напряжения на порты

электропитания испытуемого оборудования………………………………………19

7.4    Испытательная установка для воздействия выбросов напряжения

на неэкранированные несимметричные соединительные линии ……………………….20

7.5    Испытательная установка для воздействия выбросов напряжения

на неэкранированные симметричные соединительные линии …………………………20

7.6    Испытательная установка для воздействия выбросов напряжения

на экранированные линии …………………………………………………..20

8    Процедура испытания………………………………………………………21

8.1    Общие положения ……………………………………………………..21

8.2    Нормальные условия в испытательной лаборатории…………………………….22

8.3    Проведение испытаний ………………………………………………….22

9    Оценка результатов испытаний ……………………………………………….23

10    Протокол испытаний ………………………………………………………23

Приложение А (справочное) Испытания на воздействие выбросов напряжения на наружные

неэкранированные симметричные линии связи, предназначенные

для соединения широко распределенных систем ………………………..25

Приложение В (справочное) Выбор генераторов и испытательных уровней ………………..30

Приложение С (справочное) Пояснения…………………………………………..33

Приложение D (справочное) Рекомендации по достижению помехоустойчивости для оборудования,

подключенного к низковольтным системам распределения электроэнергии …….36

Приложение Е (справочное) Математическое моделирование форм выброса ………………38

Приложение F (справочное) Рассмотрение неопределенности измерений …………………47

Приложение G (справочное) Метод калибровки импульсных измерительных систем………….54

Приложение Н (справочное) Связь/развязка выбросов напряжения в линиях с номинальным

током свыше 200 А ………………………………………………57

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

межгосударственным стандартам…………………………………..58

Библиография ……………………………………………………………..59

IV

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

Введение

Стандарты серии МЭК 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:

—    часть 1. Общие положения:

общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;

—    часть 2. Электромагнитная обстановка:

описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;

—    часть 3. Нормы:

нормы электромагнитной эмиссии, нормы помехоустойчивости (в тех случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию);

—    часть 4. Методы испытаний и измерений:

методы измерений, методы испытаний;

—    часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению:

руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;

—    часть 6. Общие стандарты;

—    часть 9. Разное.

Каждая часть далее подразделяется на несколько частей, опубликованных либо в качестве международных стандартов или технических требований, либо технических отчетов, некоторые из них уже опубликованы как разделы. Остальные будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем номер раздела (например, 61000-6-1).

IEC 61000-4-5:2014 представляет собой международный стандарт, который устанавливает требования помехоустойчивости и процедуры испытаний, относящиеся к выбросам напряжения и тока.

V

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Часть 4-5

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ
Испытание на устойчивость к выбросу напряжения

Electromagnetic compatibility (EMC). Part 4-5.

Testing and measurement techniques. Surge immunity test

Дата введения — 2018—12—01

1 Область применения и цель

Настоящий стандарт устанавливает требования помехоустойчивости, методы испытаний и диапазон рекомендуемых испытательных уровней для оборудования с учетом однополярных выбросов напряжения, вызванных перенапряжениями от переходных процессов в результате коммутации или разрядов молнии. Установлены несколько испытательных уровней, относящихся к различным условиям окружающей обстановки и размещения. Эти требования разработаны и применимы для электрического и электронного оборудования.

Целью настоящего стандарта является установление основы для оценки помехоустойчивости электрического и электронного оборудования при воздействии выбросов напряжения. Метод испытания, представленный в настоящем стандарте, описывает согласованный метод для оценки устойчивости оборудования или системы в отношении определенного явления.

Примечание — Как установлено в Руководстве IEC 107, настоящий стандарт является основополагающим стандартом в области ЭМС и предназначен для применения всеми техническими комитетами IEC, ответственными за конкретные виды продукции. Руководство IEC 107 также устанавливает, что технические комитеты IEC, разрабатывающие стандарты на конкретные виды продукции, несут ответственность за определение необходимости применения настоящего стандарта при испытаниях и (в случае его применения) за выбор испытательных уровней и критериев качества функционирования оборудования. Технический комитет ТС 77 и его подкомитеты готовы к сотрудничеству с техническими комитетами IEC, разрабатывающими стандарты на конкретные виды продукции, в оценке испытательных уровней помехоустойчивости для соответствующих видов продукции.

Настоящий стандарт определяет:

—    диапазон испытательных уровней;

—    испытательное оборудование;

—    испытательные установки;

—    методы испытаний.

Задача рассматриваемого лабораторного испытания — это выявление реакции испытуемого оборудования (ИО) в определенных режимах функционирования на воздействие выбросов напряжения, вызванных переходными процессами в результате коммутации или разрядов молнии.

Настоящее испытание не предназначено для проверки способности изоляции ИО выдерживать воздействие высокого напряжения. Прямые воздействия токов молниевых разрядов, то есть прямые удары молний, в настоящем стандарте не рассматриваются.

Издание официальное

2    Нормативные ссылки

Следующие стандарты полностью или частично являются нормативными ссылками в настоящем стандарте и необходимы для его применения. Для датированных ссылок применяют только указанное издание. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая любые поправки).

IEC 60050 (all parts), International Electrotechnical Vocabulary (IEV) [Международный электротехнический словарь (все части)]

3    Термины, определения и сокращения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по IEC 60050, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    лавинное устройство (avalanche device): Диод, газовый разрядник или другой компонент, разработанный для пробоя и прохождения тока при определенном напряжении.

3.1.2    калибровка (calibration): Совокупность операций, устанавливающих посредством ссылок на стандарты соотношение, существующее при определенных условиях между показанием и результатом измерения.

Примечание 1 — Этот термин основан на подходе неопределенности измерений.

Примечание 2 — Соотношение между показаниями и результатами измерений может быть выражено калибровочной диаграммой.

[IEC 60050-311: 2001, 311-01-09]

3.1.3    ограничительное устройство (clamping device): Диод, варистор или другой компонент, который предназначен для предотвращения превышения приложенным напряжением заданного значения.

3.1.4    комбинированный генератор выбросов (combination wave generator, CWG): Генератор с формой импульса напряжения 1,2/50 или 10/700 мкс в режиме холостого хода и соответствующей формой импульса тока 8/20 или 5/320 мкс в режиме короткого замыкания выхода генератора.

3.1.5    устройство связи (coupling network, CN): Электрическая схема, предназначенная для передачи энергии из одной цепи в другую.

3.1.6    устройство связи/развязки; УСР (coupling/decoupling network, CDN): Комбинация устройства связи и устройства развязки.

3.1.7    устройство развязки (decoupling network, DN): Электрическая схема, предназначенная для предотвращения воздействия выбросов напряжения, прикладываемых к ИО, на другие устройства, оборудование или системы, которые не участвуют в испытании.

3.1.8    длительность (duration)

3.1.8.1    длительность (выброс напряжения) [duration Td (surge voltage)]: Временной интервал между моментом, в который импульсное напряжение возрастает до 0,5 его пикового значения, и моментом, когда оно затем падает до 0,5 его пикового значения Tw

Td~ Tw

(см. рисунки 2 и А.2).

3.1.8.2    длительность Td (выброс тока для 8/20 мкс) [duration Td (surge current for 8/20 ps)]: Виртуальный параметр, определяемый как временной интервал между моментом, в который импульсное напряжение возрастает до 0,5 своего пикового значения, и моментом, когда оно затем падает до 0,5 его пикового значения Tw, умноженный на 1,18

Td=i,™-Tw

(см. рисунок 3).

3.1.8.3    длительность Td (выброс тока для 5/320 мкс) [duration Td (surge current for 5/320 ps)]: Временной интервал между моментом, в который импульсное напряжение возрастает до 0,5 его пикового значения, и моментом, когда оно затем падает до 0,5 его пикового значения Тщ

Td= Tw

(см. рисунок А.3).

2

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

3.1.9    эффективное выходное полное сопротивление (генератора выбросов) [effective output impedance (surge generator)]: Отношение пикового напряжения холостого хода к пиковому значению тока короткого замыкания в том же выходном порте.

3.1.10    электрическая установка, электроустановка (electrical installation): Совокупность взаимосвязанного электрического оборудования, имеющего согласованные характеристики и предназначенного для определенной цели.

[IEC 60050-826: 2004, 826-10-01]

3.1.11    длительность фронта (front time)

3.1.11.1    длительность фронта Tf (выброс напряжения) [front time Tf (surge voltage)]: Виртуальный параметр, определяемый как временной интервал Т между моментами, когда импульсное напряжение составляет 30 и 90 % его пикового значения, умноженный на 1,67 (см. рисунки 2 и А.2).

3.1.11.2    длительность фронта 7)(выброс тока) [front time Tf (surge current)]: Виртуальный параметр, определяемый как временной интервал Тг между моментами, когда импульсный ток составляет 10 и 90 % его пикового значения, умноженный на 1,25 (см. рисунки 3 и А.З).

3.1.12    высокоскоростные линии связи (high-speed communication lines): Линии ввода/вывода, которые работают на частотах передачи выше 100 кГц.

3.1.13    устойчивость к электромагнитной помехе (помехоустойчивость) (immunity): Способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения в присутствии качества при воздействии электромагнитных помех.

[IEC 60050-161: 1990, 161-01-20]

3.1.14    соединительные линии (interconnection lines): Линии ввода/вывода, и/или линии связи, и/или линии ввода/вывода низкого напряжения постоянного тока (< 60 В), где вторичные цепи (изолированные от сети переменного тока) не подвержены переходным процессам перенапряжения (то есть вторичные цепи надежно заземлены и имеют емкостную фильтрацию постоянного тока при пульсациях от пика до пика менее 10 % от постоянной составляющей).

3.1.15    порт электропитания (power port): Порт, содержащий проводник или кабель, несущий основную электрическую энергию, необходимую для функционирования аппарата или подключенного к нему связанного оборудования.

3.1.16    первичная защита (primary protection): Средства, предотвращающие распространение большей части энергии помехи за пределы определенного интерфейса.

3.1.17    опорное заземление (reference ground): Часть Земли, рассматриваемая как проводник, электрический потенциал которого условно принимается за «ноль», находящийся вне зоны влияния любых заземляющих устройств.

[IEC 60050-195: 1998, 195-01-01]

3.1.18    время нарастания Tr (rise time Тг): Интервал времени между моментами, в которых мгновенное значение импульса впервые достигает 10 %, а затем 90 % величины (см. рисунки 3 и А.З).

[IEC 60050-161:1990, 161-02-05, модифицировано: содержание примечания включено в определение, и «пульсация» была изменена на «импульс»]

3.1.19    вторичная защита (secondary protection): Средства, с помощью которых подавляется энергия, пропускаемая первичной защитой.

Примечание — Это может быть специальное устройство или характеристика, присущая испытуемому оборудованию.

3.1.20    выброс (surge): Волна электрического тока, напряжения или мощности переходного процесса, распространяющаяся вдоль линии или цепи и характеризующаяся быстрым ростом с последующим более медленным снижением.

[IEC 60050-161:1990,161-08-11, модифицировано: «выброс» здесь относится к напряжению, току и мощности]

3.1.21    симметричные линии (symmetrical lines): Пара симметрично возбуждаемых проводников с потерями на преобразование от симметричного к общему несимметричному виду сигналов более 20 дБ.

3.1.22    система (system): Совокупность взаимозависимых элементов, образованная для достижения поставленной цели путем выполнения заданной функции.

3

Примечание — Система считается отделенной от окружающей обстановки и других внешних систем воображаемой поверхностью, которая прерывает связи между ними и рассматриваемой системой. Благодаря этим связям система подвергается воздействию окружающей обстановки, находится под воздействием внешних систем или сама воздействует на окружающую среду или внешние системы.

3.1.23    переходный процесс (transient): Явление или величина, которые изменяются между двумя соседними стационарными состояниями в течение интервала времени, короткого по сравнению с рассматриваемой шкалой времени.

[IEC 60050-161:1990, 161-02-01]

3.1.24    проверка (verification): Совокупность операций, которая используется для проверки системы испытательного оборудования (например, испытательного генератора и его соединительных кабелей), чтобы продемонстрировать, что испытательная система функционирует.

Примечание 1 — Методы, используемые для верификации, могут отличаться от методов, используемых для калибровки.

Примечание 2 —Для целей настоящего основополагающего стандарта ЭМС указанное определение отличается от определения, приведенного в IEC 60050-311: 2001, 311-01-13.

3.2 Сокращения

АЕ — вспомогательное оборудование.

CD — элемент связи.

CDN — устройство связи/развязки (УСР).

CLD — ограничительное устройство.

CN — устройство связи.

CWG    —    комбинированный генератор    выбросов.

DN    —    устройство развязки.

EFT/B — электрические быстрые переходные процессы/пачки. ЕМС — электромагнитная совместимость (ЭМС).

ESD — электростатический разряд (ЭСР).

EUT — испытуемое оборудование (ИО).

GDT — газоразрядная трубка.

MU — неопределенности измерений.

РЕ    —    защитное заземление.

SPD    —    устройство защиты от выбросов    напряжения.

4 Общие положения

4.1    Коммутационные переходные процессы в системе электропитания

Коммутационные переходные процессы в системе электропитания могут быть разделены на переходные процессы, связанные:

a)    с переключениями в мощных системах электроснабжения, например с коммутацией конденсаторных батарей;

b)    незначительными локальными переключениями или изменениями нагрузки в электрических распределительных системах;

c)    резонирующими цепями, связанными с переключающими приборами, например тиристорами, транзисторами;

d)    различными повреждениями в системах, такими как короткие замыкания цепей на землю и дуговые разряды на систему заземления электрических установок.

4.2    Переходные процессы от разрядов молний

Основными механизмами, при помощи которых молнии порождают выбросы напряжения, являются следующие:

а) непосредственный удар молнии в наружную (вне здания) цепь инжектирует значительные токи, которые создают напряжения, протекающие через сопротивление цепи заземления или полное сопротивление наружной цепи;

4

ГОСТ IEC 61000-4-5-2017

b)    непрямой удар молнии (то есть удар между облаками, внутри облака или в находящиеся вблизи объекты, который создает электромагнитные поля) индуцирует нал ряжен ия/токи в проводниках снаружи и/или внутри здания;

c)    протекающий ток от молнии к земле в результате близких разрядов непосредственно в землю взаимодействует с общим контуром заземления системы заземления электрической установки.

Быстрое изменение напряжения или протекания тока, которое может возникнуть в результате срабатывания устройства молниезащиты, может приводить к образованию электромагнитных помех в расположенном рядом оборудовании.

4.3 Имитация переходных процессов

Характеристики испытательного генератора установлены так, чтобы с максимальным подобием имитировать указанные выше явления.

Если источник помех находится в той же цепи, что ИО, например в цепи электропитания (непосредственная связь), генератор может имитировать низкое полное сопротивление источника на портах ИО.

Если источник помех не находится в той же цепи, что ИО (косвенная связь), генератор может имитировать более высокое полное сопротивление источника.

5 Испытательные уровни

Предпочтительный диапазон испытательных уровней приведен в таблице 1.

Таблица 1—Испытательные уровни

Уровень

Испытательное напряжения в режиме холостого хода, кВ

«Провод — провод»

«Провод — земля»ь>

1

0,5

2

0,5

1,0

3

1,0

2,0

4

2,0

4,0

ха)

Специальное

Специальное

a)    «X» может быть любой испытательный уровень ниже, выше или между другими испытательными уровнями. Соответствующий испытательный уровень может быть установлен в технических требованиях на оборудование конкретного вида.

b)    Для симметричных соединительных линий испытание может быть применено к нескольким линиям одновременно по отношению к земле, то есть «провода — земля».

Испытательные уровни выбирают в соответствии с условиями эксплуатации установок. Классы установок приведены в приложении С.

При испытании применяют все испытательные уровни, указанные в таблице 1, от минимального до и включая установленный испытательный уровень (см. 8.3).

Выбор испытательных уровней для различных интерфейсов представлен в приложении В.

6 Испытательное оборудование

6.1 Общие положения

Определены два типа комбинированных выбросов. Каждый из них имеет свои собственные конкретные приложения в зависимости от типа порта, подлежащего испытанию. Комбинированный генератор выбросов 10/700 мкс используют для испытания портов, предназначенных для подключения к наружным симметричным линиям связи (см. приложение А). Комбинированный генератор выбросов 1,2/50 мкс используют во всех остальных случаях.

5

Николай Иванов

Эксперт по стандартизации и метрологии! Разрешительная и нормативная документация.

Оцените автора
Добавить комментарий